从地底到太空,超级高铁的前世与今生

沈阳到鞍山2023-03-14  12

2013年,在“钢铁侠”埃隆·马斯克的号召下,超级高铁的概念(一种在真空管道中运行的交通工具)广为人知,近几年迅速成为许多国家科研和 社会 讨论的热点。但其实,类似的设想早在两百年前就已经有人提出。

本文将对真空管道运输的演进 历史 进行简要梳理,一窥超级高铁的前世与今生。

真空技术的发端, 历史 上有确切记载的就是1643年的托里拆利实验:在密封的长管中注满水银并倒置在水银槽里即可发现,大气与真空之间的压力差,能够顶起760毫米水银柱。而真空技术应用的第一个案例,则是1654年的马德堡半球实验:将两个半球合成为直径119厘米的球体,并用真空泵抽空内部气体,之后在两侧各用8匹马都无法拉开。

马德堡半球实验

可以说,这两个著名的实验都利用了大气与真空[1]之间有巨大压力差的原理,同时也是这种压力差能够产生机械作用力的证明。后人也从中得到了输运物品的启发。

1799年,一位名叫乔治·梅德赫斯特的英国机械工程师和发明家,申请了一项通过压缩空气获取动力的风机泵专利。次年,他又申请了利用压缩空气驱动 汽车 的“风驱”发动机专利,与此同时,他提出风驱 汽车 服务计划,并建议在行车路线上设置泵站为其持续补充动力,可以理解为类似于电动 汽车 和充电桩之间的关系。

大气铁路

大气铁路

基于此前的构想,梅德赫斯特于1810年提出真空邮递线的设想,并认为这种利用气压差在管道中传送信件和货品的方法,比邮递员挨家挨户运送要更加快捷、高效。进一步地,他开始想象用规模更大的管道运输列车的可能性。

1812年,他首次发表了一篇关于大气铁路的理论计算文章,论证了在铁轨上方架设直径数米的管道,通过气压差来快速运送货物和乘客的可行性、效果和优势。此外,他还构想了另一种大气铁路的形式,即在铁轨下方铺设一根长管,管道内有器件与列车相连,器件在气压差的驱动下运动,从而带动列车行进,列车的动力源不是车头,而是车体下方的管道。

在他去世前不久的1827年9月,出版了著作《新型内陆运输系统》,对气动推进推崇备至,认为这种方式即使没有马匹或其他动物提供动力,也能达到96公里的时速。

大气铁路利用气压使车体沿轨道前进,而非用车头作为动力。

然而,由于这样那样的原因,大气铁路并没有成功实施,这一设想也就逐渐被束之高阁。直到2018年,一位89岁的美国工程师马克斯·施力格把它变成现实:他在自家的葡萄园里架设了一条轨道,铁轨之间有一根直径30厘米的聚氯乙烯管,管道外连一台泵,用以抽出管中的空气或将空气注入管中。

马克斯·施力格的大气铁路

在气压差的作用下,管道内的“推力车”便带动与之通过磁铁相连的列车行驶起来。这套只有标准铁路系统六分之一大小的模型运行结果表明,它能够轻易克服传统列车无法逾越的陡峭坡度,而且运行噪音更小,不需要高架输电线路,泵也能用可再生能源驱动。

马克思·施力格用大气铁路的模型进行演示:在管道一端向内吹气,列车模型就会在气压推动下行进。

在梅德赫斯特去世后的一个多世纪里,真空管道运输的理论研究逐步走向深入和完善。而且,此种运输方式在刚刚兴起的科幻文学中也大放异彩。那些作品中的设想看似超前,但其实从时间线上看,要滞后于科学家的理论研究,都有各自的理论原型。

1888年,儒勒·凡尔纳的儿子米歇尔·凡尔纳受大气铁路的启发,发表了超短篇小说《未来快车》。小说中设想了一种铺设在大西洋海底的钢铁管道,长度超过4800公里,直径约1.5米,重量超过1300万吨,将欧洲和北美连接起来。管道被三层铁网包裹,外表面涂满树脂,以使其免受海水活动的侵害。

在强大的气流吹动下,管道内列车的时速高达1800公里,从波士顿出发,两小时四十分钟内就能抵达利物浦。这种系统的优点显而易见:管道的内表面经过精细抛光,有抑制乘客紧张不安情绪的作用;根据季节的不同,气流可以调节、均衡管道内的温度;抛开重力和损耗等问题,该系统的建造和运营费用低廉,所以票价也难以置信地低。

艺术家A. J. Johnson为《未来快车》绘的插图

不过,大气铁路需克服空气阻力,以及车轮与铁轨间的摩擦力,理论速度天花板较低。另外,即便车辆能够达到很高的速度,那时的气动噪声和气动振动也会变得很大,能量消耗也随之大幅提高。因此,随着科学的发展,理论研究逐渐朝着摆脱摩擦力和空气阻力的方向前进。

1904年,现代火箭技术之父罗伯特·H.戈达德提出vactrain的设想,这是首个现代意义上的真空管道运输系统。其时,他还是美国伍斯特理工学院的大一新生。他设想列车在保持真空状态的管道中滑动,为了通过非磁性手段使列车加速、减速,以及防止摩擦,需要在相对可移动部件,比如车轮与车轨之间施加流体压力,方法是用喷嘴喷出高压高温液体,液体被喷出后立刻就会变成高压蒸汽,从而使车体悬浮于轨道上。

实质上,列车可以看成是在一层高压液膜上行驶。1906年,戈达德在短篇小说《高速往返》中完善了这一设想。三年后,《科学美国人》以《快速交通的极限》为题发表了该作品的概述。

戈达德vactrain专利中的示意图

戈达德的设想可以说是大气铁路向超级高铁的过渡。与大气铁路相比,vactrain的管道处于真空状态,列车不再利用气压差提供动力,并且首次考虑到降低空气阻力,杜绝列车与轨道间产生摩擦。与超级高铁相比,vactrain的形式已经与之非常接近,只不过在使列车悬浮和行进的手段方面,绝大多数超级高铁方案均采用磁悬浮技术,vactrain利用的是高压气体。

1955年,波兰科幻大师斯坦尼斯拉夫·莱姆出版了《麦哲伦星云》。这部小说以32世纪的共产主义乌托邦为背景,人类已经完成整个太阳系的殖民,正在尝试星际旅行。在小说中,莱姆描写了一种名为“Organowiec”的洲际真空列车,这种列车在透明的真空管道中能够以超过1666公里的时速行驶。这显然受到了vactrain的影响。

《雇佣兵》封面

1962年,美国科幻作家麦克·雷诺兹发表在《类比》上的短篇《雇佣兵》,更是将真空管道运输提到至关重要的位置。

在小说中,和平已经实现,为防止出现世界毁灭的可能,政府规定战斗仅能使用20世纪以前设计的武器,并且,所有的战斗都会进行电视转播以 娱乐 大众。各大公司利用雇佣兵部队解决商业纠纷。在运输行业,大陆气垫船公司处于垄断地位。而新近兴起的真空管道运输公司则能大幅降低运输成本,并给消费者带来更好的服务,从而打破垄断,但首先,它不得不与前者进行战争。

当然,不仅是武器,就连小说中的交通工具也都是20世纪之前就存在的设想。气垫船的概念最早可以追溯到1716年,瑞典科学家伊曼纽尔·斯维登伯格在研究交通工具表面效应时提到的“悬浮”一词。到了19世纪初,有人认识到将压缩空气打入船底,可以减少航行阻力,提高航速。真空管道运输的概念可以追溯到1810年梅德赫斯特的真空邮递线构想。因此,无论是小说中,还是在真实的 历史 上,真空管道运输的确都比气垫船更新一些。

如果说以前的研究主要限于理论计算方面,那么到20世纪70年代,真空管道运输的拥趸罗伯特·M.萨尔特则开始考虑实际的运营问题。其时,他设想了一种位于地下数百米的坚固岩层中的真空管道系统“Planetran”,贯穿美国东北部的各大都市,并在8个州设立9座车站。

当时,日本新干线已经运营了近10年,磁悬浮列车的研究也正在世界各国如火如荼地开展,但技术终归不甚成熟。所以,他并未将磁悬浮技术应用于自己的设想,而是提议使用钢铁轮胎。列车利用电磁力加速,减速则依靠挤压前方稀薄的空气,以及相邻管道内列车的加速来实现。它可以看做大气铁路与vactrain的融合版本。

该系统最值得称道的,当属其惊人的节能能力。作为“高能量守恒系统”,列车在减速时,会将大部分能量返回系统,以供相邻管道内的车辆加速时使用。此外,普通列车行驶过程中,空气阻力所占总阻力的比例超过70%,而真空管道内腔的空气阻力则会极大地降低,能耗自然随之降低,使得每位乘客消耗的能源成本还不足1美元,而且整段路程的平均时速能达到4800公里,从美国东海岸到西海岸只需21分钟。

萨尔特认为,这套系统将有助于减少飞机和地面交通工具对大气造成的破坏,有巨大的环境和经济效益。因此,他称Planetran是美国“合乎逻辑的下一步计划”。然而其建造成本预计高达1万亿美元,所以该计划并未被政府采纳。

随着磁悬浮技术不断取得突破性成果,真空管道列车的倡导者们也意识到,这可能是其能否成功的关键因素之一。1991年11月,杰拉德·K.奥尼尔提交了一项专利申请,提出“磁飞行”的设想:位于管道内的列车是在单轨上行驶,而非传统的两条铁轨。在轨道上装有永磁体,装配可变磁体的列车在电磁力的作用下悬浮于轨道上。他推算,如果将空气从管道内抽出,那么列车的时速就能达到4000公里。

时间进入21世纪,获得真空的技术已经成熟,高速磁悬浮列车也先后在中国上海、日本山梨等地投入使用。看起来,超级高铁万事俱备了。2013年,有感于北加州高速铁路工程缓慢,特斯拉及SpaceX公司创始人埃隆·马斯克公布了长达57页的白皮书,提出在洛杉矶与旧金山之间修建560公里超级高铁(hyperloop)的想法。

在这套系统中,运输舱在真空管道内以1220公里的时速运行,使舱体悬浮的能量来自太阳能或其他可再生能源。有趣的是,马斯克设想的是类似于戈达德提出的气动悬浮方式。可以看出,超级高铁几乎完全脱胎于以前科学家的理论构想。

此后,又有多家公司和科研机构相继进入超级高铁的研发阵营当中,其中就包括中国航天科工、西南交通大学牵引动力国家重点实验室、北京交通大学、西京学院等国内机构。不过,它们均采用磁悬浮的方式。在大家最关心的最高时速上,有的机构也给出了6500公里的数据。至于能否达到,现在尚属未知。

诚然,超级高铁看似非常贴近人类当前的 科技 水平,但实际上仍有许多关键问题有待研究解决——

正是因为以上及更多未被提及的问题,超级高铁还停留在模型试验阶段,远未达到载人测试的地步。好在理论上完全可行,再加上全世界攻关的科学家较之以前也更多,所以成为现实还是有希望的。

值得一提的是,在研究真空管道列车的过程中,科学家们也曾畅想用这种手段加速飞行器的可能。因为传统火箭如果增大载荷,就要将体积造得更大,也要塞进更多的化学推进剂。而真空管道运输不仅速度快,还节约能源,倘若用来加速飞行器,那么飞行器的体积就可以更小,或是载荷得以提高。

2001年,六十年代超导磁悬浮(现代磁悬浮列车的基础技术)的发明者之一、美国布鲁克海文国家实验室研究员詹姆斯·鲍威尔,提出了野心勃勃的星际列车(StarTram)计划,即磁悬浮太空发射系统。

顾名思义,该系统需将磁悬浮太空船置入一条伸向天空的弯曲的真空管道内。第一代系统的管道长度130公里,出口高度3~7公里。最佳地点是智利的安第斯山脉或新墨西哥州南部的白沙导弹靶场。加速后,太空船能以14300~31500公里的时速冲出管道,逃离地球大气层。这已经非常接近第二宇宙速度。

星际列车每隔1小时发射一次,每次发射可携带超过70吨重的货物。从每公斤发射成本来说,该系统仅需20~50美元。要知道,就连SpaceX也只敢说从原来的4600~20000美元降至1400美元。从建设费用上来说,第一代系统需要200~400亿美元,远低于航天飞机30年周期中花掉的1960亿美元,与美国2018年的6430亿美元军费开支相比更是微不足道。

研究团队规划,第一代星际列车主要运送卫星等货物,将于本世纪二十年代完成。第二代系统管道的长度为1000~1500公里,出口高度22公里,每年运送一百万名太空游客,每张船票只需5000美元,计划于本世纪三十年代建造完成。

当然,星际列车不仅要面临超级高铁既有的问题,还增加了很多难度超大的工程难题,比如,管道的架设、飞行器在管道中的悬浮控制,等等。不过,星际列车甫一提出,就得到了桑迪亚国家实验室在可行性方面的验证,目前也有相关的理论研究和模型试验。如果星际列车能够成真,它或许能将人类带入一个全新的航天时代。

[1]人类的技术手段无法获得绝对真空。学术界定义的真空是一个相对状态,比大气压低即可称为真空,涵盖了从一个大气压(约105Pa)到虚无的绝对真空(0Pa)之间的宽广范围。

[2] 对气体稀薄程度的量度。

【本文首发于《科幻世界》杂志2020年第2期,原标题《从地底到太空——真空管道运输演进史》】

中国有没有能力比美国更早造出超级高铁?

中国有没有可能造出比马克斯更快的超级高铁?

超级高铁:是马斯克正在研发的一种真空管道运输系统,理论时速可达1000-1500公里。

外国网友点评:

1、以中国的能力这是不可能的,中国的高铁是抄袭日本和德国的技术,他们并没有发明创造高铁技术。中国要想获得超级高铁技术,只有一个途径,那就是偷窃美国的技术,这是中国擅长的,所以马斯克你要把技术藏好了啊!

2、超级高铁目前还只是存在于概念之中,美国都还没研制出来,目前只有一段几百米的实验路线,实验速度好像也只有300多公里每小时,还没有达到预期的速度。我不认为中国能在美国之前研制出超级高铁,这需要深厚的技术积累,而这正是中国欠缺的。

3、我不同意你的观点,要说技术和经验,中国好像比美国多,他们已经有两万公里的商业高速铁路,几百辆高铁在上面狂奔。而我们到现在还没有一公里的高速铁路。中国在高速列车上的经验绝对是世界第一位的!

4、看来你并不了解超级高铁,超级高铁是行驶在真空管道里的,和现有的轨道列车是完全不同的两个体系,这没有可比性!中国的高铁技术并不能应用在超级高铁里。

5、我想高铁车体的技术应该是想通的,我还是认为中国技术更丰富!

6、我想说一句美国人不爱听的话:马斯克的超级高铁,从头到尾都是一场骗局,是炒作,是虚构!

7、你说出了很多人不愿意相信的真相:超级高铁更多是概念炒作,没有实用性!我记得上半年,马斯克还撒谎说总统同意建造华盛顿到纽约的超级高铁,后来证实他在撒谎,没有人同意。

8、马斯克在本站可是神一样的人啊,你怎能这么说他呢?小心被围攻!

9、呵呵,我就要说,马斯克就是个大骗子,大骗子!

10、中国西南交通大学的应用超导实验室也在做和超级高铁类似的研究,而且早于马斯克的项目。为什么就没有人注意中国的研究呢?是不是因为大家对中国的创新选择性忽视啊?

11、这要看中国是否将超级高铁定为优先项目,如果是的话,以中国的财力和人力,肯定比马斯克单干要快的多。不过,我不认为中国会看重超级高铁,毕竟能效比太低,运营成本太高!超级高铁的乘客舱只能容纳二三十人,这无法满足中国超大的运输需求。中国有13亿人,每年的高铁乘客高达十几亿,超级高铁根本应付不来!

12、我赞同你的观点,超级高铁的运力是大问题,还不如飞机高效。

13、那么说,超级高铁真的没有实际意义了?最近也没有它的消息,马斯克是不是已经选择放弃了?

14、可能是吧,毕竟花的也不是马斯克的钱,都是投资者的钱。

15、我的回答是肯定的。只要中国愿意,它肯定能造出超级高铁。我在中国只待过13个小时,是在武汉中途停留。我在酒店到机场的路上,看到正在建造中的建筑,不是1个、2个、3个,而是十几个!我认真的数了数,一共有40多栋建筑正在建设中!而武汉在中国只是一个二流城市而已!我从没在世界任何地方见过如此大规模的建设,美国没有,欧洲也没有!中国是个人口众多的大国,这一小段路让我发觉它真的很有意思。

16、我们是骄傲的美国人,我们骄傲于超级大工程,但那都是几十年前的历史了!我们曾经引领世界,洛克菲勒大厦、帝国大厦、胡佛大坝、旧金山跨海大桥...而现在是中国正在建造超级工程!美国已经没落了!

17、我听说中国有许多巨大的环境灾难,一天建造143个燃煤电站,污染遮天蔽日,还有巨大的三峡大坝,它带来生态灾难,阻挡了鱼儿向上游或下游的道路,还让地球自转变慢。

18、我想你生活在梦境中!

19、中国人总能把事情做成,不管你怎么看待他们的环境监管!他们计划、建设、完成大型项目,他们建造一座城市的速度比美国建一栋大楼还快!中国人口众多,他们需要这些基础设施!

20、超级高铁要想成功,它必须比现有的高铁要好!它比中国高铁便宜吗?它比中国高铁快吗?它比中国高铁容易维护吗?它比中国运输的人多吗?显然易见答案是否定的!中国也在研究超级高铁,但他们主要不不想错过一项新的技术,也许十几年后才有实用价值。

21、你们说的没错,中国效率是高,但也有你们没说的一面,比如它强迫人们离开家园,环境受到破坏,历史古迹被摧毁,风景被毁坏等。如果又好又快的做事才是更好,显然中国还需要改进。

22、是的,但这和问题无关。我们太过极端,我们的项目很多都中途夭折,太多环保分子无原则的抗议,这令我们错失了很多机会!

23、谁让美国落后于中国的?正是那些环保分子和自由主义者!他们打着环保的幌子,肆意干涉美国发展,令我们的基础设施慢慢老化也无法进步。

24、是的,马萨诸塞州的轻轨绿线项目就存在这个问题,4英里的轻轨耗费了40亿美元、15年时间才建成。在1850年代的美国,4英里的铁轨在午饭之前就铺好了,我没有夸张,真是太疯狂了!那时的美国就像现在的中国,雷厉风行,说干就干,真是令人怀念的时代!

25、伟大的美国已经成为过去,现在的美国是个百病缠身的老太婆,等死而已!

26、中国追求多数人的利益,只要多数人同意就行,而在美国太追求每个人的利益,几个人的抗议就能让一条投资几十亿的铁路停工。这种为了少数人牺牲多数人利益的事情真是扯淡!

27、显而易见,只要中国下定决心干,他们必定可以轻易在美国之前研发处超级高铁!中国是计划经济,国家控制资源和生产资料,他们不需要追求利润,只要成果!

28、在公共交通方面中国更加明智。我去过中国,中国的铁路、地铁、公交车四通八达,从凌晨到夜晚,一刻不停的在运转,现在还有共享单车解决短距离出行,你不需要有汽车,你就可以在中国舒适的出行!我真怀念中国的公共交通系统,太棒了!值得所有国家学习!

29、据说中国的航天科工集团寿命进行这项研发。

30、应该是中国中车集团吧,它才是专业造高铁的。

31、中国正在建造从中国到欧洲的高速铁路,中国正在建造从中国到东南亚的高速铁路,中国正在建造从中国到俄罗斯的高速铁路。他们说干就干,而西方却总是在可行性研究。

32、我不知道超级高铁有多少可行性,虽然很快,但应该非常耗电,有入不敷出的感觉。我认为中国可能会先建造磁悬浮那样一小段测试。

33、土豪中国必须建造最快、最高、最大、最深、最长、最贵的事物,以证明新中国洗刷了百年耻辱,而不用在乎实用性!中国高铁建设成本从未公开过,不知道花了多少钱,而且是从日本、德国剽窃来的技术。中国有非常厉害的商业间谍和网络黑客,他们连五角大楼都能侵入,更何况公司的商业秘密?不用担心成本,中国到处都是被废弃的项目,可行性都是浮云!中国必然会造出超级高铁,以展示中国的成就!

34、哇哦,你这是有多仇恨中国,你简直得了失心疯一样的咒骂!不过中国不会因为你的咒骂,而停止前进的脚步!

(中国可能不会造超级高铁不是造不了是不想造原因就和日本1962年不造高铁一样 望采纳)

一、用马克思主义基本原理评析“失败是成功之母”。

失败是成功之母,体现了非常多的哲理性,那在马克思主义基本原理概论中体现了以下几点。

第一,我们可以从中看到联系具有客观性。失败是成功之母,就是坚持了联系的客观性,就是在联系的观点上坚持了唯物论及失败有其必然的客观原因。

第二,失败可以促进成功就说明​量变是质变的必要准备。任何事物的变化都有一个量变的积累过程,没有量变的积累,质变就不会发生。即只有经历过不断的挫折,进行经验积累,才有获得成功的可能性。

第三,实践决定认识,实践是认识的来源,实践是检验认识真理性的唯一标准。通过不断的实践,通过不断的失败,才有可能得到一个比较完整的认识,从而走向成功​。

总之,我们要正确认识这句名言的所体现的基本含义,以及运用到自己的实践生活中,并用哲学武装自己的头脑,指导实践。

二、请用马克思主义基本原理分析和应对“我和你妈同时掉进河里,你先救谁”。

很多女人都会问男人一个千古难题,“我和你妈同时掉进河里,你先救谁”。对于这样的难题,很多男同胞都不知道如何回答,一个是“给自己生命,把自己养大的女人”,一个是“陪自己到老的女人”。如先救老妈?老婆生气,如先救老婆?对不起老妈养育之恩。如果是男性,你会如何应对这个问题?如果你是女性,你是否提出这样的问题?你会如何提出类似的问题?

请思考如何用马克思主义基本原理分析和应对以上难题。

分析这个有趣的问题,在马克思主义原理中体现了以下几点:

第一,事物是普遍联系着的,联系具有客观性。为什么会提出这样一个问题,就是基于现实社会的原因才提出的,具有一定的现实性。广大女性提出这样一个问题,都是为了得出某种答案。

第二,真理具有绝对性,真理的绝对性是指真理主客观统一的确定性和发展的无限性。对于这个问题是没有完全正确的回答的,只能说是相对的怎么样才能把它说得更好。

第三,我们要坚持一切从实际出发,实事求是。从根本上说就是要从客观事物存在和发展的规律出发,在实践中按照客观规律办事,你认为哪一方回答对你有利就可以回答哪一个。

最后如果是我们的话,可能我们也会问类似的问题,其主要原因不是为了证明什么,而是为了表明对方的态度,那如果说应如何应对的话,其实就是说真话,说出你自己心里最想说的话,并不是说一定要得到一个答案。

三、有人认为,科学不过是阶段性正确。您对此怎么看?

我们都知道“迷信”是个负面词汇,但大多数人不可避免平时聊点迷信内容,星座、风水、命数等等。

这也不怪你,归根结底,还是人类的大脑喜欢迷信。像星座、五行、风水这些,给人提供的最大价值是什么?就是一套自圆其说的解释。

人太讨厌不确定性了,所以只要有一套确定性的解释,我们就又能重新拾回自信,赶走对未知的恐惧。这个时候,也就顾不上这个解释是不是正确的,因果联系是不是成立,论证过程是不是科学了。

我发现啊,受过良好教育的人也特别容易陷入迷信,其中有三类人尤其突出:

第一类,是那些每天要跟数字打交道,但数据又非常不充分的领域,比如赌博、证券行业。

第二类,是竞技者。他们要面对高度不可预测的竞争环境。所以,球员和棋手很多人都有点儿“迷信”,比如穿什么颜色的衣服去比赛等等。

第三类是做生意的人和管理者。他们对生活的控制欲比一般人要高,反而对不确定性的忍耐力更低,很容易陷入迷信。比如,中国经商的很多人相信风水。他们会借助一些信念系统,来保持一切尽在掌握的感觉,让自己和身边的人保持信心。

那么,我们该如何避免掉进“迷信”的坑里呢?

我给你的应对方法是,我们需要真正理解科学思维,并且把它应用到生活中去。

科学思维

那到底什么才是科学思维呢?

哲学家波普尔认为世界上只有两类理论:

一种是已被证伪的理论,也就是经过检验,并以适当的方法,予以驳斥,已知为错误的理论;

另一种是现在还没被证伪,但将来有可能被证明是错误的理论。

这两点,也引出了对科学精神的两点关键理解:

第一点,科学的可证伪性。

第二点,科学的阶段性正确。

我们先来说第一点,可证伪性。

波普尔认为,可证伪性是科学不可缺少的特征,凡是不可能被经验证伪的命题,例如迷信、占星术等等,就属于非科学领域。

在科学家看来,真理不过是“在某个阶段正确”而已。

在牛顿物理学时代,人们认为,世界具有确定性,而且可被数学方程式精确计算。只要知道某个物理世界的初始数值,我们就可以算出后面发生的一切。宇宙中不存在不确定性,一切皆可预知。

所以,就有人把牛顿时代的宇宙观,称为“钟表宇宙”,意思是说世界是像钟表那样精确运行的。

但是到了十九世纪末,这个“上发条的世界”,被研究“三体问题”的数学家庞加莱敲出了一个裂缝。他发现了三个天体的运动就不可精确求解,因为对混沌系统来说,一个物体的初始位置有一个小的变动,后来的状态可能会有极大的不同。在看得见的问题中,人类发现了不可计算、不可预测的问题了。

进入20世纪,量子机制取代了牛顿的物质观,我们发现了原子和分子层面的不确定性。尽管这个改变很难被我们每个人直观体验,但认知的变化,仍然深刻地改变了我们的现实世界。

人类眼中的宇宙开始变得不确定起来了,充满了随机和偶然。牛顿时代那个稳定的钟表宇宙,被证明只是在“某个阶段正确”而已。

不确定性不仅出现在自然界,战争、金融、国际贸易这些真实世界也是如此。

这是不是意味着物理学,这门极精确的学科,已经退化成“只能计算事件的概率,而不能精确地预言究竟将要发生什么”?

物理学家费曼说:“是的!这是一个退却!但事情本身就是这样的:自然界允许我们计算的只是概率,不过科学并没就此垮台。”

诺贝尔物理学奖获得者海森堡说过:“物理学并不描述自然,它只是反映了我们对自然的认识。”

这句话其实是想说,人类对世界的认识和真相并不是一回事儿。

科学思维,其实就是我们认识世界的一种底层方式。

科学的发展历程告诉我们,现有的知识只是人类对世界的认识,它永远是存在局限的,是暂时的。更多时候,我们要和“未知”的不确定性共存。

两大突破

那么科学思维在今天有什么特殊价值呢?

现在懂得科学精神的人,其实享受了这个时代最大的一个红利。用科学精神的方式去做实验,去试错,这种方法在过去可能太慢了,太笨了。但是在今天信息时代,建立了快速的试错机制,我们有各种各样的方法,能很快地从真实世界获取反馈。

这实际上会带来两个巨大的突破:

第一个突破是,我们探索新知识的速度加快了。

在发现新知识的前沿领域,科学的发现过程自动化了。《终极算法》一书说:“机器学习是‘打了类固醇’的科学方法。”

在科学思维的指导下,一个新生事物的诞生过程是:产生假设、验证、放弃或完善。

科学家可能会花费毕生精力来提出或验证几百个假设,而机器学习系统却能在一秒钟内做完这些计算。人工智能正转移到材料科学、生物科学这些领域。机器学习的虚拟实验,以及打了激素的科学方法,极有可能带来巨大突破。

第二个突破是,我们把知识应用于实践的速度大大加快了。

在这个时代,能最快速地把知识转化成现实世界的价值。

你会发现,新一代能快速成长的富豪,很多人都是“既懂科学,又懂商业”的。

拥有科学思维的人,能把科学思维带入管理中,特斯拉的马斯克最喜欢说“第一性原理”,这是一种科学的研究方法。很多人虽然听过,但未必真明白是什么意思。这其实是一个物理学的方法,简单说就是从头来推理,这还是多亏他有物理学学士的求学经历。

硅谷的胜利,本质上是“计算机+科学精神”的胜利。硅谷不仅拥有大量前沿的技术,更把科学精神应用到了创业中。

最典型的就是两点:大胆试错和快速迭代。

大胆试错,就是从科学思维的可证伪性出发;

快速迭代,就是意识到了科学思维里,一切都是阶段性正确,只有快速迭代自身,才能跟上世界变化的步伐。

这些科技公司的崛起,也是科学企业家,或者企业科学家的崛起。用科学思维经营和管理企业的人,以技术为内核的人,比以往任何一个年代都更为强大。

这些科学思维的应用,让硅谷的公司快速成长,也让硅谷模式在世界范围内被学习。硅谷的科学精神,给全世界商业管理贡献了新思路。

(以上材料摘自得到APP《老喻的人生算法课》第26讲)

问题:

1、请用马克思主义基本原理,分析以上材料。

2、如果您有相关内容的其他观点,也可以谈。

科学不过是阶段性正确,对此我有以下几个回答:

第一,事物是普遍联系和发展的,我们要用联系的观点看问题,反对用孤立的观点看问题,科学在得到新的认识之后,确实证明之前的科学只是阶段性正确,这就证明了事物是普遍联系和发展的。

第二,认识是一个反复循环和无限发展的过程,这个过程既是在实践基础上沿着科学性方向不断深化的过程,也是实现在认识的指导下沿着合理性方向不断深入推进的过程。这个过程既不是封闭式的循环,也不是直线式的发展,往往充满了曲折以及反复,因而是一个波浪式前进和螺旋式上升的过程人们认识一定事物的过程。是一个从实践到认识,再从认识到实践的过程。也就是说这个过程它是长期缓慢甚至是曲折的,也就是说在追求科学的过程中会不断的更加科学​。

综上,科学确实是在一定时期内是正确的,同时我们也要以认识和发展的眼光去看待它,毕竟是人们的认识总是随着时代的变化而变化的,科学也会变化。

四、有一次,汉武帝到上林苑游玩,看见一棵好树,问东方朔叫什么名字,东方朔随口答道:“叫善哉!”武帝让人记下这棵树。过了几年武帝又问这棵树叫什么名字,东方朔随口答道:“叫瞿所!”武帝有些不高兴地说“你欺骗我已经很久了。同一棵树,为什么前后名字不一样?”东方朔答辩道:“马,大的时候叫马,小的时候叫驹;鸡,大的时候叫鸡,小的时候叫雏;牛,大的时候叫牛,小的时候叫犊;人,刚生下不久叫儿,年纪大了称老人;这棵树以前叫善哉,现在叫瞿所,长少生死,万物成败,难道是固定不变的吗?”武帝心悦诚服地笑了。

问题

1、东方朔的论辩说明了什么哲学道理?

2、如果名字是语言形式,那么事物本身就是内容、实体。你怎么看名字和实体的关系?

您小时候使用的乳名,现在还在用吗?是什么人用乳名称呼你?

3、生活中有时候出现名不副实的情况。你在学习、工作、生活中,是否也碰到以上类似的情况?如果有,请简单说明。

首先东方朔的回答说明了以下道理:

第一、事物是普遍联系和不断发展的,我们要用联系的观点看问题,反对用孤立的观点看问题。一个事物,因为人的观念的变化也会有不同的发展​。

第二​,真理与价值是辩证统一的,为了满足自身生存和发展的需要,人们必须通过实践改造世界,在这一过程中不仅存在主观符合客观的真理问题,而且存在按照主体的需要认识世界和改造世界的价值问题。东方朔在这一应变中就恰恰体现了按照他个体的需求从而去认识这棵树。

其次,如果名字是语言形式,那么事物本身就是内容、实体。我这样看名字和实体的关系:

第一,世界是物质性的,物质的根本属性是运动。名字可以是一个代号,并不是物质性的,而实体是物质性的,他们之间有联系,但也可以进行一个物质性的运动。

第二,事物是普遍联系和发展着的,我们需要用联系的观点看问题。如果说一个人因为改了名字,他就不是他了,这就是用孤立的观点在看问题。

第三,我们要正确的认识世界,一切从实际出发,实事求是。名字代表不了实体,实体才是我们自己,名字对实体只是一个辅助功能,正确认识自己,才是对于名字的正确诠释。

小结,正因为名字对于实体只是一个辅助功能,所以说一般用乳名称呼我们的人,一般都是家长或者是小学同学。而当我们渐渐长大,名字对于实体的功能在不同条件下有不同的体现。

‌最后,关于名不符实的情况,其实在生活中确有发生,比如说有个同学取名“文静”,其父母的用意自然是因为姑娘要文文静静,但却相反,这位姑娘表现出来的却是大大咧咧。

五、美国著名心理学家罗森塔尔曾做过一个试验。他来到一所普通中学,在一个班里随便地走了一趟,然后就在学生名单上圈了几个名字,告诉他们的老师说,这几个学生智商很高,很聪明。过了一段时间,教授又来到这所中学,奇迹又发生了,那几个被他选出的学生现在真的成为了班上的佼佼者。罗森塔尔教授这时才对他们的老师说,自己对这几个学生一点也不了解,这让老师们很是意外。

问题

1、“罗森塔尔效应”说明了什么?用马克思主义基本原理,怎样解释“罗森塔尔效应”的合理性?

2、这个故事对你有什么启发?如果你以后做一个教师,你打算怎样开发学生的潜力?

用马克思主义原理来解释罗森塔尔效应,有以下几个观点:

第一,事物是普遍联系的,联系具有多样性。世界上的事物是​多样的,事物之间的联系就是多样的。事物之间的联系的主要方式,有直接联系与间接联系,内部联系与外部联系,本质联系与非本质联系,必然联系与偶然联系。不同的联系,构成事物内部和事物之间的存在状态和发展趋势,在罗森塔尔事件中,由于这位教授的故意引导,导致老师对于学生有了特殊的联系,正因为这种联系的多样性,导致了学生成绩的提高,这恰恰体现了联系的多样性所带来的影响。

第二,实践决定认识,认识对实践有反作用​。由于老师对于学生的认识不同了,同时导致老师对于学生的实践教学不同,学生对自己的理解也不同了,导致了一种良性的发展趋势即认识对实践的发展具有推动作用。

最后,罗森塔尔效应在一定程度上启示了我们要用全面和发展的眼光看待问题,一个学生最终成绩的好坏不是由他的智力所决定的,而是由多方面因素的影响所决定的,在很大一定程度上取决于老师做作出的努力。所以说对于教师的要求更大了,我们要一切从实际出发,实事求是,并且不断的提高我们与学生之间的认识,从而达到一个良性的启发点。

六、有人认为,人生的悲剧,往往是追求了错误的方向;而生活的艰辛,则是因为在不对的赛道上努力。(《给你的人生明确算法》,摘自老喻《人生算法》)有人认为,方向大于方法。还有人认为,越努力,越幸运。

您对此怎么看?

请用马克思主义基本原理进行分析。

​首先我认为两种观点都是有片面的先分析一下“方向大于方法”:

第一,真理具有客观性,所以说选择一个好的方向很重要,这是坚持方向说的一个原因。

第二,我们要一切从实际出发,实事求是,在不断认识和改造世界的过程中,有运用不同的方法才能够最终走向成功,所以说方向和方法都是一件事物中不可缺少的部分,但没有哪一个更重要之说。​

其次,再分析一下“越努力越幸运​”:

第一,事物是普遍联系和发展的,我们要用发展的眼光看问题。我们不能用孤立和静止的观点看问题,如果说一个人越努力会更加幸运的话,这是用孤立和静止的观点在看问题,他没有看到一个人在努力的过程中可能会遇到其他更大的问题,从而导致了他的不幸运。

第二,事物是普遍联系的,联系具有条件性。当一个人在不断的努力的时候,他有了成功的条件,他就可能会更加幸运,在这个程度上这句话是对的。

总之,一个人最终怎么样才能够更加幸运呢?也就是说落实到我们的实际生活中,一个人怎么才能够在学习中成绩更加优秀呢?其实主要的话还是要通过自己的不断努力,并且使自己找到一个正确的学习方法,这样子才能够达到学习成绩的优秀​。

七:有人认为,“群众是一串‘零’,再多也是零;杰出人物则是这串‘零’前的非零实数,一旦加到零前,就成了一个天文数字。”您对此怎么看?请用马克思主义基本原理进行评析。

这个观点很明显是错误的,下面从马克思主义原理进行分析:

第一,人民群众是历史的创造者,马克思主义哲学产生以前,占统治地位的历史观是英雄史观,这种历史观从社会意识决定社会存在的基本前提出发,否认物质资料的生产方式是社会发展的决定利用抹杀人民群众的历史作用,宣扬少数英雄人物创造历史​。也就是说英雄人物被过分夸大。把群众贬低为零。

第二:与英雄史观相反,群众史观认为类似的创造者不是个别英雄,而是人民群群众,之所以得出这样的结论,是因为有着深刻的理论依据,体现了唯物史观在考察历史创造者问题上的方法论原则。首先唯物史观立足于现实的人及其本质来把握历史的创造者其次,唯物史观立足于整体的社会历史过程来探究谁是历史的创造者,在此唯物史观从社会历史发展的必然性入手来考察和说明谁是历史的创造者。最后唯物史观从人与社会历史关系的不同层次上考察谁是历史的创造者。

综上,这个观点是错误的,也就是说人民群众在创造历史过程中具有决定性作用,人民群众是社会物质财富的创造者,是社会精神财富的创造者,是社会变革的决定力量。​所以说人民群众不是零,而是非常强大的力量。

八、有一种观点,省钱就是赚钱。您怎么看?请用马克思主义基本原理进辩证分析。

省钱就是赚钱,我认为它是正确的:

第一,事物是普遍联系着的,联系具有客观性,普遍性,多样性,条件性。如果说一个人的赚钱能力不强,同时他省钱,那么他省钱其实代表着就是赚钱,这就是联系的普遍性所蕴含的道理​。

第二,我们要用唯物辩证法来科学的认识这个世界,唯物辩证法是客观辩证法与主观辩证法的统一。在没钱的客观条件下,一个人省钱就是代表

着赚钱​。

综上,在现实生活中,我们要用实际的眼光看问题,不能仅仅用孤立的眼光看待问题,而应该从整体全局入手。有时候我们所谓的省钱其实并不省钱,而有时候我们所谓省钱其实就是在赚钱​。

九、结合我国科学技术的重大突破,如高铁、大飞机以及“天宫”“蛟龙“”天眼”“悟空”“墨子”等,谈谈对科学技术在社会发展中的作用的认识。

​我认为科学技术对社会发展的作用体现在以下几个方面:

第一,事物是不断发展的,而发展是前进上升的运动,发展的实质是新事物的产生和旧事物的灭亡。科学技术不断发展,科技日新月异,给人们的生活带来了其他的变化,产生了一些新的科技的事物,同时一些旧的东西也在不断的消亡。

第二,社会存在决定社会意识,有什么样的社会存在,就会有什么样的社会意识,科学技术的发展带来了科学技术意识的不断转变,带来了人们思想观念的变化​。

第三,科技革命是推动经济和社会发展的强大杠杆,首先对生产关系方式产生了深刻影响,积极改变了社会生产力的构成要素,其二改变了人们的劳动形式,其三改变了社会经济结构,特别是导致产业结构发生变革。高铁飞机带来了经济结构的巨大飞跃,促进了我国产业结构的发展。

第四,对生活方式产生了巨大影响,现代科技革命把人们带入了信息时代,要求人们不断更新和充实知识,以适应时代发展的需要​。现在人们越来越多的人出行,使用高铁和飞机,而不是火车和单车。

第五,促进了思维方式的变革,现代科技革命对人的思维方式产生了重大影响,主要表现为新的科学理论和技术手段,通过影响思维主体思维课题和思维工具,引起了思维方式的变革。现在人们谈论的都是新事物,而不是旧社会的事物。

总之,科学技术在社会发展中是一个非常重要的动力,我们当今世界科学技术突飞猛进才能实现科学社会经济的跨越式发展。​


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